德國公司推出軌道3D打印太陽能陣列技術(shù)有望2027年前后投入商業(yè)應(yīng)用

隨著商業(yè)航天快速升溫，對(duì)軌道太陽能(4.460. -0.04. -0.89%)電力的需求正呈爆發(fā)式增長，德國空間技術(shù)公司Dcubed宣布正推進(jìn)一套名為ARAQYS的在軌制造系統(tǒng)，計(jì)劃直接在太空中“現(xiàn)打現(xiàn)用”生產(chǎn)大型太陽能陣列，目標(biāo)是在2027年前后完成2千瓦級(jí)在軌驗(yàn)證并推向市場。

目前除少量軍用和科研衛(wèi)星采用核電源外，絕大多數(shù)地球軌道航天器都依賴太陽能電池板供電，原因在于軌道環(huán)境沒有大氣和天氣干擾，也不存在地面意義上的晝夜交替，持續(xù)而穩(wěn)定的太陽輻射使太陽能成為最現(xiàn)實(shí)的電力來源。但傳統(tǒng)太陽能板連同支撐結(jié)構(gòu)重量較大，發(fā)射時(shí)必須折疊收攏，既占用寶貴的有效載荷體積，又需要復(fù)雜可靠的展開機(jī)構(gòu)來承受火箭發(fā)射過程中的加速度、振動(dòng)和強(qiáng)噪聲，這些因素都會(huì)推高成本并擠占可用載荷空間和質(zhì)量裕度。

Dcubed公 司 希 望 通 過ARAQYS繞開“折疊—展開”這套傳統(tǒng)方案，不再把整套太陽能陣列從地面打上去，而是把陣列直接“造”在軌道上，從而顯著降低單位千瓦成本。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，是先將一種高度緊湊、柔性的超薄“軟太陽能毯”隨衛(wèi)星一起送入軌道，毯面本身承擔(dān)光伏采集功能，到軌道后再展開。

在太陽能毯緩慢展開的過程中，ARAQYS的3D打印系統(tǒng)會(huì)沿著薄膜陣列同步打印出剛性背部支撐結(jié)構(gòu)，逐步把柔性的薄膜“定型”為具有足夠剛度的大型陣列。打印使用的樹脂依靠太空環(huán)境中強(qiáng)烈的紫外線快速固化，無需額外的大型固化設(shè)備，從而進(jìn)一步壓縮發(fā)射質(zhì)量與系統(tǒng)復(fù)雜度;Dcubed公司據(jù)此宣稱，整體成本有望實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)上的下降。

按照當(dāng)前規(guī)劃，Dcubed公司將分階段推進(jìn)在軌演示任務(wù)：今年稍晚將首先發(fā)射一項(xiàng)用于構(gòu)建60厘米長臂段的試驗(yàn)任務(wù)，隨后是1米級(jí)版本，最終目標(biāo)是在2027年完成一套2千瓦級(jí)在軌運(yùn)行的完整驗(yàn)證系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上推出可供商業(yè)采購的產(chǎn)品線。一旦技術(shù)成熟，預(yù)計(jì)這類在軌制造的太陽能陣列可廣泛用于多種空間平臺(tái)，包括空間輸電與能量束傳輸陣列、軌道拖船，以及大規(guī)模數(shù)據(jù)處理星座等應(yīng)用場景。